（共25分）<br />阅读以下关于系统分析设计的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。<br ..

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第2题

知识点：结构化分析二维码面向对象分析面向对象分析与设计指令注册

（共25分）
阅读以下关于系统分析设计的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
某软件公司为共享单车租赁公司开发一套单车租赁服务系统，公司项目组对此待开发项目进行了分析，具体描述如下：
1）用户（非注册用户）通过手机向租赁服务系统进行注册，成为可租赁共享单车的合法用户，其中包括提供身份、手机号等信息，并支付约定押金；
2）将采购的共享单车注册到租赁服务系统后方可投入使用。即将单车的标识信息（车辆编号、二维码等）录入到系统；
3）用户（注册或非注册用户）通过手机查询可获得单车的地理位置信息以便就近取用；
4）用户（注册用户）通过手机登录到租赁服务系统中，通过扫描二维码或输入车辆编号以进行系统确认，系统后台对指定车辆状态（可用或不可用），以及用户资格进行确认，通过确认后对车辆下达解锁指令；
5）用户在用完车辆后关闭车锁，车辆自身将闭锁状态上报到租赁服务系统中，完成车辆状态的更新和用户租赁费用结算；
6）系统应具备一定的扩容能力，以满足未来市场规模扩张的需要。
项目组李工认为该系统功能相对独立，系统可分解为不同的独立功能模块，适合采用结构化分析与设计方法对系统进行分析与设计。但王工认为，系统可管理的对象明确，而且项目团队具有较强的面向对象系统开发经验，建议采用面向对象分析与设计方法。经项目组讨论，决定采用王工的建议，采用面向对象分析与设计方法开发系统。

问题：2.1 （7分）
在系统分析阶段，结构化分析和面向对象分析方法主要分析过程和分析模型均有所区别，请将（a）~（g）各项内容填入表2-1（1）~（4）处对应位置。
表2-1系统分析方法比较

（a）确定目标系统概念类；
（b）实体关系图（ERD）；
（c）用例图；
（d）通过功能分解方式把系统功能分解到各个模块中；
（e）交互图；
（f）数据流图（DFD）；
（g）建立类间交互关系。

问题：2.2 （12分）
请分析下面A~Q所列出的共享单车租赁服务系统中的概念类及其方法，在图2-1所示用例图（1）~（12）处补充所缺失信息。
A.用户，B.共享单车，C.用户管理，D.注册，E.注销，F.用户查询，G.单车管理，H.租赁，L归还，J.单车查询，K.费用管理，L.保证金管理，M.租赁费管理，N.数据存储管理，O.用户数据存储管理，P.单车数据存储管理，Q.费用结算，R.身份认证

图2-1 单车租赁服务系统用例图

问题：2.3 （6分）
随着共享单车投放量以及用户量的增加会存在系统性能或容量下降问题，请用200字以内的文字说明，在系统设计之初，如何考虑此类问题?


知识点讲解
· 结构化分析 · 二维码 · 面向对象分析 · 面向对象分析与设计 · 指令 · 注册

结构化分析

SA方法使用抽象模型的概念，按照软件内部数据传递、变换的关系，自顶向下、逐层分解，直至找到满足功能要求的所有可实现的软件为止。SA方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表及判定树等。

SA方法的步骤如下：

（1）分析当前的情况，做出反映当前物理模型的数据流图（Data Flow Diagram, DFD）。

（2）推导出等价的逻辑模型的DFD。

（3）设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述。

（4）建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD。

（5）确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析。

（6）选择一种方案。

（7）建立完整的需求规约。

二维码

二维码是一种使用特定几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的技术，如下图所示。在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

二维码示意图

面向对象分析

同其他分析方法一样，面向对象分析（Object-Oriented Analysis，OOA）的目的是获得对应用问题的理解。理解的目的是确定系统的功能、性能要求。面向对象分析法与功能／数据分析法之间的差别是前期的表述含义不同。功能／数据分析法分开考虑系统的功能要求和数据及其结构，面向对象分析方法是将数据和功能结合在一起作为一个综合对象来考虑。面向对象分析技术可以将系统的行为和信息间的关系表示为迭代构造特征。

面向对象分析包含5个活动：认定对象、组织对象、描述对象间的相互作用、定义对象的操作、定义对象的内部信息。

认定对象

在应用领域中，按自然存在的实体确立对象。在定义域中，首先将自然存在的“名词”作为一个对象，这通常是研究问题、定义域实体的良好开始。通过实体间的关系寻找对象常常没有问题，而困难在于寻找（选择）系统关心的实质性对象，实质性对象是系统稳定性的基础。例如在银行应用系统中，实质性对象应包含客户账务、清算等，而门卫值班表不是实质性对象，甚至可不包含在该系统中。

组织对象

分析对象间的关系，将相关对象抽象成类，其目的是简化关联对象，利用类的继承性建立具有继承性层次的类结构。抽象类时可从对象间的操作或一个对象是另一个对象的一部分来考虑，如房子由门和窗构成，门和窗是房子类的子类。由对象抽象类，通过相关类的继承构造类层次，所以说系统的行为和信息间的分析过程是一种迭代表征过程。

对象间的相互作用

描述出各对象在应用系统中的关系。如一个对象是另一个对象的一部分，一个对象与其他对象间的通信关系等。这样可以完整地描述每个对象的环境，由一个对象解释另一个对象，以及一个对象如何生成另一个对象，最后得到对象的界面描述。

基于对象的操作

当考虑对象的界面时，自然要考虑对象的操作。其操作有从对象直接标识的简单操作，如创建、增加、删除等；也有更复杂的操作，如将几个对象的信息连接起来。一般而言，避免对象太复杂比较好，当连接的对象太复杂时，可将其标识为新对象。当确定了对象的操作后，再定义对象的内部，对象内部定义包括其内部数据信息、信息存储方法，继承关系以及可能生成的实例数等属性。

分析阶段最重要的是理解问题域的概念，其结果将影响整个工作。经验表明，从应用定义域概念标识对象是非常合理的，完成上述工作后写出规范文档，文档确定每个对象的范围。

早期面向对象的目标之一是简化模型与问题域之间的语义差距。事实上，面向对象分析的基础是软件系统结构，这依赖于人类看待现实世界的方法。当人们理解求解问题的环境时，常采用对象、分类法和层次性这类术语。面向对象分析与功能／数据分析方法相比，面向对象的结果比较容易理解和管理。面向对象分析方法的另一个优点是便于修改，早期阶段的修改容易提高软件的可靠性。

面向对象分析与设计

面向对象分析

面向对象分析（Object-Oriented Analysis，OOA）的目标是完成对所解问题的分析，确定待开发软件系统要做什么，建立系统模型。为了达到这一目标，必须完成以下任务：

（1）在客户和软件工程师之间沟通基本的用户需求。

（2）标识类（包括定义其属性和操作）。

（3）刻画类的层次结构。

（4）表示类（对象）之间的关系。

（5）为对象行为建模。

（6）递进地重复任务（1）至任务（5），直至完成建模。

其中任务（2）至任务（4）刻画了待开发软件系统的静态结构，任务（5）刻画了系统的动态行为。

面向对象分析的一般步骤如下：

（1）获取客户对系统的需求，包括标识场景和用例，以及构建需求模型。

（2）用基本的需求为指南来选择类和对象（包括属性和操作）。

（3）定义类的结构和层次。

（4）建造对象-关系模型。

（5）建造对象-行为模型。

（6）利用用例／场景来复审分析模型。

面向对象设计

面向对象设计（Object-Oriented Design，OOD）是将OOA所创建的分析模型转化为设计模型，其目标是定义系统构造蓝图。OOA与OOD之间不存在鸿沟，采用一致的概念和一致的表示法，OOD同样应遵循抽象、信息隐蔽、功能独立、模块化等设计准则。

OOD在复用OOA模型的基础上，包含与OOA对应如下五个活动：

（1）识别类及对象。

（2）定义属性。

（3）定义服务。

（4）识别关系。

（5）识别包。

OOD需要考虑实现问题，如根据所用编程语言是否支持多继承或继承，而调整类结构。

面向对象程序设计

面向对象程序设计（Object Oriented Programming，OOP）是采用面向对象程序设计语言，采用对象、类及其相关概念所进行的程序设计，将设计模型转化为在特定的环境中系统，即实现系统。通过面向对象的分析与设计所得到的系统模型可以由不同的编程语言实现。一般采用如Java、C++、Smalltalk等面向对象语言，也可以用非面向对象语言实现，如C语言中的结构。

面向对象方法中的五大原则

（1）单一责任原则（Single Responsibility Principle，SRP）。当需要修改某个类的时候原因有且只有一个，让一个类只做一种类型责任。

（2）开关原则（Open&Close Principle，OCP）。软件实体应该是可扩展，即开放的；而不可修改的，即封闭的。

（3）里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）。在任何父类可以出现的地方，都可以用子类的实例来赋值给父类型的引用。当一个子类的实例应该能够替换任何其超类的实例时，它们之间才具有是一个（is-a）关系。

（4）依赖倒置原则（Interface Segregation Principle，ISP）。高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。

（5）接口分离原则（Dependence Inversion Principle，DIP）。依赖于抽象，不要依赖于具体，同时在抽象级别不应该有对于细节的依赖。这样做的好处就在于可以最大限度地应对可能的变化，即：使用多个专门的接口比使用单一的总接口总要好。

指令

指令是指挥计算机完成各种操作的基本命令。

（1）指令格式。计算机的指令由操作码字段和操作数字段两部分组成。

（2）指令长度。指令长度有固定长度的和可变长度的两种。有些RISC的指令是固定长度的，但目前多数计算机系统的指令是可变长度的。指令长度通常取8的倍数。

（3）指令种类。指令有数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令等类型。

移动IP通信的第二个阶段是注册。当移动主机已经移动到外地网络并且已经发现了外地代理后，就必须注册。关于注册涉及以下3点：

（1）移动主机必须向外地代理注册。

（2）如果截止期到了，移动主机必须重新注册。

（3）如果移动主机离开某个外地网络，则必须注销。

具体步骤是：移动主机把注册请求发送给外地代理，并把归属地址和归属地代理地址发送给外地代理。外地代理收到这些信息后，把这些信息转发给移动主机的归属地代理以认证上述信息，如果认证通过，那么移动主机就在外地代理这里注册成功。同时，移动主机的归属地代理也知道了外地代理的地址（转交地址）。

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